Formas y transformaciones de la energía en la vida diaria

Esta lección es parte de Temario de Ciencias de Ujarrás (Octavo año) Lección 7 de 25

Por Andrea del Carmen actualizado el 29 de octubre de 2026 11 min de lectura

Al desayunar, tu cuerpo recibe energía química que luego se convierte en el movimiento de tus músculos y en el calor que te mantiene tibio. En la cocina, la licuadora convierte energía eléctrica en movimiento y en sonido. En una planta geotérmica, el calor del interior de la Tierra termina encendiendo bombillos a muchos kilómetros. La energía está presente en todas las actividades diarias y cambia de forma todo el tiempo en transformaciones de la energía.

En esta lección vas a calcular la energía potencial y la cinética, a relacionar la energía con el trabajo, a reconocer las formas de energía (eléctrica, sonora, magnética, eólica, solar, geotérmica y otras), a seguir sus transformaciones, a entender la ley de conservación y a convertir joules en calorías.

Definición

La energía es la capacidad de un cuerpo o de un sistema para producir cambios: mover algo, calentarlo, iluminarlo o hacerlo sonar. No se ve directamente, pero se reconoce por sus efectos. En el Sistema Internacional se mide en joules (J), la misma unidad del trabajo; en la guía del SI del NIST, 1 J = 1 N · m.

Energía potencial y energía cinética#

La energía potencial gravitatoria es la que tiene un cuerpo por estar a cierta altura. Una pipa en lo alto de una palma no se mueve, pero si se suelta, cae y puede golpear con fuerza: esa capacidad estaba guardada por su posición. Depende de la masa, de la altura y de la gravedad. En los cálculos escolares se toma g = 9,8 m/s²; el valor normal que da el NIST es 9,806 65 m/s².

Fórmula

E_p = m · g · h

Donde m es la masa (kg), g la aceleración de la gravedad (9,8 m/s²) y h la altura (m). La energía sale en joules.

Ejemplo. Una pipa de 2,5 kg cuelga a 6 m de altura. ¿Cuánta energía potencial tiene? ¿Y si estuviera al doble de altura?

Solución. E_p = 2,5 kg · 9,8 m/s² · 6 m = 147 J. A 12 m, la energía también se duplica: 2,5 · 9,8 · 12 = 294 J. La energía potencial es proporcional a la altura.

La energía cinética es la que tiene un cuerpo por estar en movimiento. Depende de la masa y, sobre todo, de la rapidez, porque la rapidez está elevada al cuadrado.

Fórmula

E_c = ½ · m · v²

Donde m es la masa (kg) y v la rapidez (m/s). La energía sale en joules.

Ejemplo. Un muchacho y su patineta suman 50 kg. ¿Cuánta energía cinética tienen a 3 m/s y a 6 m/s?

Solución. A 3 m/s: E_c = ½ · 50 · 3² = 25 · 9 = 225 J. A 6 m/s: ½ · 50 · 6² = 25 · 36 = 900 J. Al duplicar la rapidez, la energía se multiplica por cuatro (900 ÷ 225 = 4). Por eso un choque a alta velocidad es mucho más dañino: hay mucha más energía que disipar.

La relación entre energía y trabajo#

El trabajo mecánico es una forma de transferir energía: cuando una fuerza mueve un cuerpo en su misma dirección, le entrega energía, y el trabajo se calcula con W = F · d. Por eso el trabajo y la energía se miden en la misma unidad, el joule. Si subes un objeto despacio, el trabajo que haces queda guardado como energía potencial; si empujas un carrito que estaba quieto, el trabajo se convierte en energía cinética.

Ejemplo. Un saco de arroz de 10 kg se sube despacio desde el piso hasta un estante a 1,8 m. ¿Cuánto trabajo se hace y en qué se convierte?

Solución. Para subirlo despacio hay que hacer una fuerza igual a su peso, 10 · 9,8 = 98 N, a lo largo de 1,8 m: W = 98 N · 1,8 m = 176,4 J. Ese trabajo queda guardado como energía potencial del saco: E_p = 10 · 9,8 · 1,8 = 176,4 J.

Ejemplo. Sobre un carrito de 20 kg que está quieto en un piso liso se hace una fuerza neta de 30 N a lo largo de 5 m. ¿Qué energía cinética gana y qué rapidez alcanza?

Solución. El trabajo es W = 30 N · 5 m = 150 J, y se convierte en energía cinética: E_c = 150 J. De ½ · 20 · v² = 150 sale v² = 150 ÷ 10 = 15, y v = √15 ≈ 3,9 m/s.

Las formas de la energía#

La energía potencial y la cinética forman juntas la energía mecánica. Además hay otras formas, que se nombran según su origen o según cómo se manifiestan:

Forma de energía	De dónde proviene	Ejemplo cotidiano
Eléctrica	El movimiento de cargas eléctricas por un conductor	La corriente que llega a los tomacorrientes
Sonora	Vibraciones que viajan por el aire, el agua o los sólidos	La voz, un parlante, un tambor
Magnética	Los imanes y las corrientes eléctricas	Un imán de refrigeradora, el electroimán de un timbre
Térmica o calórica	La agitación de las partículas de la materia	El agua caliente de la ducha
Química	Las uniones entre los átomos de las sustancias	Los alimentos, el gas de cocina, las baterías
Luminosa o radiante	La luz y otras radiaciones	La luz de un bombillo
Eólica	El movimiento del aire, es decir, la energía cinética del viento	Un aerogenerador, un molinete de papel
Solar	La radiación que llega del sol	Un panel solar, un tendedero de ropa al sol
Geotérmica	El calor del interior de la Tierra	Las aguas termales, una planta geotérmica

En Costa Rica, varias de estas formas se aprovechan para producir electricidad. Según el informe del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) sobre 2025, las plantas geotérmicas produjeron 1 430 175,8 MWh y las eólicas 1 550 362,1 MWh, de un total nacional de 13 352 937,3 MWh: alrededor del 10,7 % y del 11,6 % de la electricidad del país. La mayor parte vino del agua, con las plantas hidroeléctricas.

Transformaciones de la energía en la casa y en el colegio#

Casi todos los aparatos son transformadores de energía: reciben una forma y entregan otra. Casi siempre aparece, además de la forma que se busca, algo de energía térmica o sonora que no se aprovecha.

Actividad o aparato	Energía que recibe	Energía que entrega
Licuadora	Eléctrica	Mecánica (giro de las cuchillas), sonora y térmica
Parlante	Eléctrica	Sonora y algo de térmica
Timbre eléctrico	Eléctrica	Magnética, que mueve el martillo (mecánica), y sonora
Panel solar	Luminosa (solar)	Eléctrica
Celular al cargarse	Eléctrica	Química, guardada en la batería
Cuerpo al correr	Química (de los alimentos)	Mecánica y térmica
Cocina de gas	Química	Térmica y luminosa

Ejemplo. Describe la cadena de transformaciones desde el agua de un embalse hasta la luz de un bombillo LED.

Solución. El agua guardada en lo alto del embalse tiene energía potencial. Al bajar por las tuberías, esa energía se convierte en energía cinética. El agua en movimiento hace girar una turbina (energía mecánica), y la turbina mueve un generador que produce energía eléctrica. La electricidad viaja por los cables hasta la casa, y en el bombillo se transforma en energía luminosa y en un poco de energía térmica.

Ejemplo. ¿Qué transformaciones ocurren en una planta geotérmica?

Solución. El calor del interior de la Tierra (energía geotérmica, térmica) calienta agua subterránea y produce vapor. El vapor a presión hace girar una turbina (energía mecánica), y la turbina mueve un generador que produce energía eléctrica.

La ley de conservación de la materia y la energía#

La energía no se crea ni se destruye: solo se transforma. En cualquier proceso, la energía total al final es la misma que al principio, aunque una parte cambie a formas que no se aprovechan, como el calor del motor de la licuadora. Se dice entonces que esa energía se disipa: no desaparece, pero ya no sirve para el fin buscado.

Con la materia pasa algo parecido: en una reacción química la masa total se conserva, como se ve al balancear las ecuaciones químicas. En las reacciones nucleares, como las que ocurren en el Sol, una pequeña parte de la masa se convierte en energía. Por eso se habla de la conservación de la materia y la energía en conjunto.

Ejemplo. La pipa de 2,5 kg cae desde 6 m. Si se desprecia el roce con el aire, ¿cuánta energía cinética tiene a 3 m del suelo y justo antes de tocarlo? ¿Con qué rapidez llega?

Solución. Arriba tiene 147 J de energía potencial y 0 J de cinética. A 3 m, la potencial es 2,5 · 9,8 · 3 = 73,5 J, así que la cinética es 147 − 73,5 = 73,5 J. Justo antes del suelo, toda la energía es cinética: 147 J. De ½ · 2,5 · v² = 147 sale v² = 117,6 y v ≈ 10,8 m/s. Al chocar, esos 147 J se transforman en sonido, en deformación y en calor.

El joule y su conversión a calorías#

Además del joule, se usa una unidad más antigua, la caloría (cal), que es aproximadamente la energía necesaria para calentar 1 gramo de agua en 1 °C. Hay que tener cuidado: no existe una sola caloría. Según el NIST, la caloría termoquímica equivale exactamente a 4,184 J, la de la Tabla Internacional a 4,1868 J y la caloría a 15 °C a 4,185 80 J. En esta lección se usa la termoquímica.

Fórmula

1 cal = 4,184 J · 1 kcal = 1000 cal = 4184 J

Para pasar de calorías a joules se multiplica por 4,184; para pasar de joules a calorías se divide entre 4,184.

En nutrición se usa la kilocaloría (kcal), que es la que suele aparecer en las etiquetas de los alimentos. En la tabla del NIST, la caloría de nutrición tiene el mismo valor que la kilocaloría: 4184 J en la versión termoquímica.

Ejemplo. ¿Cuántas calorías son 2092 J?

Solución. Se divide entre 4,184: 2092 ÷ 4,184 = 500 cal, es decir, 0,5 kcal.

Ejemplo. La etiqueta de una merienda dice 200 kcal. ¿Cuántos joules son? Si toda esa energía se convirtiera en energía potencial, ¿a qué altura subiría a una persona de 50 kg?

Solución. 200 kcal · 4184 J/kcal = 836 800 J, unos 836,8 kJ. Con E_p = m · g · h: h = 836 800 ÷ (50 · 9,8) = 836 800 ÷ 490 ≈ 1708 m. En la realidad el cuerpo no logra algo así, porque la mayor parte de la energía de los alimentos se transforma en calor y se usa para mantener el cuerpo funcionando.

Ponte a prueba#

¿Cuánta energía potencial tiene una mochila de 3 kg que está en el pasillo del tercer piso de un colegio, a 7 m sobre el patio?#

Se usa la fórmula de la energía potencial gravitatoria, Ep = m · g · h. Con m = 3 kg, g = 9,8 m/s² y h = 7 m: Ep = 3 · 9,8 · 7 = 205,8 J, medida desde el patio. Esa energía está guardada por la altura de la mochila; si cayera, se transformaría en energía cinética durante la caída.

¿Qué tiene más energía cinética, un balón de 0,4 kg a 15 m/s o una bola de boliche de 6 kg a 3 m/s?#

Se calcula Ec = ½ · m · v² para cada uno. Balón: ½ · 0,4 · 15² = 0,2 · 225 = 45 J. Bola: ½ · 6 · 3² = 3 · 9 = 27 J. Tiene más energía el balón, aunque su masa es mucho menor, porque la rapidez está elevada al cuadrado y pesa más en el resultado que la masa.

¿Qué transformaciones de energía ocurren al cargar un celular y luego usarlo para escuchar música?#

Al cargarlo, la energía eléctrica del tomacorriente se transforma en energía química, que queda guardada en la batería. Al usarlo, la batería entrega de nuevo energía eléctrica, que la pantalla convierte en energía luminosa y el parlante en energía sonora. En todo el proceso una parte se transforma en energía térmica: por eso el celular se entibia.

¿Cuántos joules son 350 kcal?#

Una kilocaloría termoquímica equivale a 4184 J, según el factor del NIST. Entonces 350 kcal · 4184 J/kcal = 1 464 400 J, es decir, 1464,4 kJ. Para el camino inverso se divide: 1 464 400 J ÷ 4184 = 350 kcal. Conviene indicar qué caloría se usa, porque hay varias con valores un poco distintos.

¿Si la energía se conserva, por qué se dice que se pierde energía cuando un carro frena?#

Porque la energía cinética del carro no desaparece, sino que se transforma, sobre todo en energía térmica en los frenos y las llantas, y en algo de sonido. Esa energía se disipa en el ambiente y ya no se puede usar para mover el carro. Por eso se dice que se pierde, aunque la cantidad total de energía sigue siendo la misma.